腾格里沙漠东南缘风沙流特征

发布时间：2020-06-26 20:56

【摘要】：风沙流是一种近地表沙粒的群体运动,风沙流特征不仅是判断地表蚀积状态,掌握风成地貌形态发育及演变规律的依据,也是风沙地貌学、防沙治沙工程的重要理论之一,因此风沙流的研究在风沙科学中占有很重要的地位。由于自然环境下风的脉动特征、地表湿度、下垫面属性和风程长度等因素的时空变化对风沙输移的影响,野外直接观测输沙率成为风沙流研究的重要基础。风沙输移是风和地表相互作用的结果,地表特征对风沙运动的变化有深刻影响,横向沙丘不同部位输沙率的时空变化是沙丘形成的基本因素。本文选择在位于腾格里沙漠东南缘的中国科学院风沙观测场内,直接观测不同地表类型及横向沙丘不同部位的输沙率,初步探究自然环境中下垫面特征对风沙输移的影响和横向沙丘不同部位的风沙流特征。通过观测不同地表类型的输沙率,对比研究下垫面性质对风沙运动的影响。在三块面积均为80m×80m的试验区域(砾石覆盖地表、草方格包围地表和无障碍包围流沙地表)进行输沙率观测,使用LDDSEG集沙仪收集1m高度风沙沉积物,分析三种地表类型输沙率和风沙流通量廓线特征。主要结论如下： (1)输沙率。三种地表类型的输沙率整体上和观测期间的平均风速及最大风速的三次方成正比；拟合分析发现输沙率和输沙势之间的相关关系更加显著；草方格包围地表和砾石覆盖地表的输沙率相似,流动沙地表的输沙率则比草方格包围地表和砾石覆盖地表的输沙率大很多。 (2)风沙流通量廓线函数。三种地表类型风沙流通量廓线均遵循指数递减规律；草方格包围沙地和无障碍流动沙地的风沙流通量廓线相似,两者和砾石覆盖地表的风沙流通量廓线相比有较大差异：随风速和高度增大,砾石地表的风沙流通量逐渐大于流沙地表和草方格地表。 (3)风沙流通量廓线参数。风沙流通量廓线函数中回归参数表征风速和地表性质对风成输沙率的影响,参数a和输沙率有关,参数b表征风沙流通量廓线的相对递减率及跃移沙粒的平均跃移高度。b值越大风沙流通量随高度递减越慢,表明风速越大,更多沙粒在较高层的气流中运动。横向沙丘形成时不同部位输沙率和顺风向距离不同。在横向沙丘不同部位(迎风坡坡脚、迎风坡中部、坡顶、背风坡坡脚)布置观测点,探究正在形成的横向沙丘输沙率及风沙流通量廓线的变化规律。主要结论如下： (1)输沙率。所观测沙丘处于形成初期阶段,形态和当地风况尚未达到平衡状态,而处于达到饱和输沙率状态前的“缓冲过程”,因此输沙率和顺风向距离的关系在观测期间不断变化。横向沙丘不同部位的输沙率趋势线表明沙丘表面的输沙率总体随风速增大而增加；从迎风坡坡脚到坡顶,输沙率逐渐增大,坡顶输沙率最大,迎风坡坡脚输沙率和背风坡坡脚输沙率大致相同。 (2)坡顶／迎风坡坡脚输沙率比率。迎风坡坡脚和坡顶输沙率的差异主要取决于沙丘的高度,本研究中横向沙丘高度为2.5m,坡顶／坡脚输沙率比率远小于高大沙丘,且坡顶／坡脚输沙率比率随风速增加而增大。 (3)风沙流通量廓线函数。横向沙丘不同部位风沙流通量廓线分布的总体趋势是距地表越近输沙量越多,随高度增加风沙通量逐渐减小,沙丘不同部位的风沙流通量廓线均近似遵循指数函数递减规律。 (4)风沙流通量廓线参数。风沙流通量函数中的参数与输沙率和风速有关,参数a随输沙率的平方根呈线性增加趋势,参数b表征风沙流通量随高度增加的相对递减率。野外环境中沙丘输沙率和风速之间关系较复杂,沙丘不同部位输沙率的相对递减率及沙粒的平均跃移高度和风速的相关关系并不明显,其相关性远低于此前的研究结果。
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P931.3

【参考文献】